DE60200192T2

DE60200192T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Abzweigkragen an Rohren

Info

Publication number: DE60200192T2
Application number: DE60200192T
Authority: DE
Inventors: Leo Larikka
Original assignee: Efes Tex AG
Current assignee: Efes Tex AG
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: DK1332807T3; EP1332807B1; ATE258472T1; DE20220397U1; EP1332807B2; AU2003200324B2; DE60200192D1; MXPA03001044A; ES2214391T5; EP1332807A1; BR0300276A; TR200400278T4; DE60200192T3; DK1332807T4; CN1436614A; AU2003200324A1; BR0300276B1; CN1264620C; ES2214391T3; PT1332807E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist (siehe beispielsweise JP-A-622 92219), und eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 3 definiert ist, beide für die Herstellung eines Abzweigkragens oder -halses in einem Rohr.
Dieser Typ der Vorrichtung ist aus der früheren Patentschrift US 5.515.710 des Anmelders bekannt.
Wenn ein rohrförmiges Metallgehäuse oder Mantel durch das Aufweiten des Gehäusematerials mit einer Abzweigung, einem zylinderförmigen Kragen oder einem Hals versehen wird, dann wird seine endgültige Größe durch die Elastizität des Rohres und die inneren Restspannungen des Materials bestimmt. In der Regel ist die Kragengröße D₂ in der Richtung quer zum Rohr geringer als in der Längsrichtung D₁. Darüber hinaus ist bei der Mehrzahl der relevanten Materialien wie zum Beispiel rostfreiem Stahl die Kragengröße in der Durchmesserrichtung geringer als eine Abmessung D₂ des für die Ausbildung des Kragens benutzten Werkzeugs.
Die Lösung dieses Problems wurde in der früheren Patentschrift US 5.515.710 dahingehend in Angriff genommen, dass man dem Formwerkzeug einen Durchmesser gab, der größer als der des Rohres war. Dieses überdimensionierte Formwerkzeug wird im Innern eines Rohres dadurch freigegeben, dass man das Rohr auf elliptische Form aufpresst, wobei sein Innendurchmesser in der Übergrößenrichtung des Formwerkzeugs zunimmt. Diese Anordnung ist bei großen Rohren und dünnen Wänden möglich, welche die erforderliche Elastizität aufweisen. Im Hinblick auf kleinere Rohre, bei denen das Verhältnis von Durchmesser zur Wandstärke die Elastizität des Rohres dergestalt ändert, dass die besagte Benutzung der Elastizität und der Ellipsengestalt des Rohres nicht funktional ist, können die Formgestaltung und die Dimensionierung eines Halses oder Kragens so durchgeführt werden, wie das in dieser Erfindung beschrieben wird.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, die dazu benutzt werden können, die Rundheit und die Durchmessermaße eines Halses oder Kragens, die durch die in der Patentschrift US 5.515.710 offenbarte Vorrichtung geformt werden, zu korrigieren.
Dieses Ziel wird erreicht mittels eines Verfahrens, welches in dem beigefügten Anspruch 1 dargelegt wird, und mittels einer Vorrichtung, die in Anspruch 3 vorgestellt wird. Die nicht unabhängigen Ansprüche offenbaren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden, in denen
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht bzw. im Grundriss zeigt,
2 eine Perspektivansicht eines mit einem Kragen versehenen Rohres und mit den relativen Abmessungen seines Kragens und eines Umformwerkzeugs in Bezug auf den Rohrdurchmesser D ist,
3 die Vorrichtung von 1 in der Ausgangsposition eines Formwerkzeugs gemäß der Vorrichtung, die in der Patentschrift US 5.515.710 bis auf die Bemessung eines Formwerkzeugs (der Kalibrierdorn der Erfindung ist nicht mit dargestellt) offenbart ist, zeigt,
3A und 3B das Formwerkzeug und seine Bemessung in verschiedenen Durchmesserrichtungen veranschaulichen,
4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in 1 zeigt,
5 die Bemessung eines Kalibrierdorns in verschiedenen Durchmesserrichtungen zeigt.
Unter Bezugnahme auf die dargestellte Ausführungsform umfasst der Körper 1 der Vorrichtung ein mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Loch von rechteckigem Querschnitt versehenes zylinderförmiges Element (Bauteil), welches mit einem länglichen Keil 2 und dessen Basisteil 5 ausgestattet ist, dessen Ende 4 an eine Antriebseinheit zur Betätigung des Keils 2 in Längsrichtung des Körpers 1 angekoppelt werden kann.
Der Körper 1 hat eine zylinderförmige Oberfläche, die mit einer im Wesentlichen radialen Öffnung oder Vertiefung 9 versehen ist. Die Öffnung oder Vertiefung 9 kann auch unter einem gewünschten Winkel im Bereich von 90°–45° bezüglich der Mittelachse des Körpers 1 angeordnet sein. Jedoch verlaufen die üblichsten Rohrabzweigungen rechtwinklig, und die üblichsten Kragen oder Hälse sind auch rechtwinklig, wodurch der Winkel 90° beträgt. Der Boden eines Formwerkzeugs 3 befindet sich in Kontakt mit einer Keilfläche 14 des Keils 2, wenn das Formwerkzeug 3 in die Öffnung oder Vertiefung 9 gebracht wird. In dem dargestellten Fall wird der Keil 2 durch Ziehen betätigt, aber er kann auch durch Drücken betätigt werden. Es ist auch vorstellbar, zwei Keile zu benutzen, die in einander entgegen gesetzten Richtungen beweglich sind.
Ein Rohr, das mit einem Kragen versehen werden soll, wird dergestalt über den Körper 1 geschoben, dass ein vorgeformtes Loch im Rohr in Ausrichtung über dem Loch oder der Vertiefung 9 zu liegen kommt und das Formwerkzeug 3 in letztere gelangt. Während der Keil 2 gezwungen wird, sich mit seinem breiteren oder dickeren Ende in Richtung auf das Formwerkzeug 3 zu bewegen, wird das besagte Formwerkzeug 3 nach oben bewegt, um die Rohrwandung um das vorgeformte Loch herum nach außen zu drücken. Die Rohrwandung weitet sich um den Rand der vorgeformten Öffnung und bildet einen Abzweighals oder – kragen, dessen Gestalt und Richtung mit denen des nach außen tretenden Formwerkzeugs übereinstimmen.
Der Durchmesser eines in 3 abgebildeten Werkzeugs wird für eine lockere Passung in einem Rohr dimensioniert, so dass an der Innenwandung des Rohrs keine Anzeichen für Abrieb zurück bleiben. Das in der Vertiefung oder Öffnung eingebrachte Formwerkzeug 3 darf nicht von einer solchen Größe sein, dass es auf der Innenwandung des Rohres Abdrücke hervorruft. Dieses Problem, dass nämlich ein Formwerkzeug einen Abdruck oder einen Kratzer verursacht, tritt besonders dann auf, wenn man eine Abzweigung fertigt, deren Größe gleich der des Rohres selbst ist.
Dieses Problem wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass man dem den Kragen formenden Formwerkzeug 3 dergestalt eine elliptische Form gibt, dass sein Durchmesser D₂' quer zum Rohr kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist und auch kleiner als der Durchmesser D₁' des Formwerkzeugs 3 in der Längsrichtung des Rohres ist.
Der Hals oder Kragen, der mit Hilfe des oben beschriebenen Formwerkzeugs 3 erzeugt wird, ist elliptisch oder oval. Der Kragendurchmesser D₂ ist wegen der Abmessung D₂' des Formwerkzeugs 3 kleiner als der Innendurchmesser D des Rohres sowie wegen der inneren Formänderungsspannungen und der Elastizität des Materials auch kleiner als der Durchmesser D₂' des Formwerkzeugs 3.
Die Ellipsengestalt eines Kragens kann durch Benutzung eines speziellen Kalibrierdorns 11 für die Fertigbearbeitung des Kragens korrigiert werden. Der Kalibrierdorn 11 ist für die axiale Bewegung richtungsgleich mit der Mittellinie der in dem kragenbildenden Werkzeug vorhandenen Öffnung 9 ausgelegt, und er kann gegen das Formwerkzeug 3 mit einer Kraft gedrückt werden, die ausreicht, um das Formwerkzeug 3 vor sich her zurück in die Öffnung 9 zu schieben und den Kragen auf die Abmessungen seiner eigenen Größe zu weiten.
Die Durchmesser D₃ (quer) und D₄ (längs) des Kalibrierdorns 11 sowie die Durchmesser D₁' (längs) und D₂' (quer) des Formwerkzeugs 3 stehen untereinander im Zusammenhang, was von den Abmessungen und Eigenschaften (Elastizität) des zu bearbeitenden Rohres und dem gewünschten Endergebnis abhängt, insbesondere aber davon, ob gewünscht wird, dass der Innendurchmesser D₂ des Kragens mit dem Innendurchmesser des Rohres übereinstimmt, oder ob gewünscht wird, dass der Kragen und das Rohr gleiche Außendurchmesser haben. Wenn die Außendurchmesser gleich sein sollen, wird der Längsdurchmesser D₁' des Formwerkzeugs 3 so dimensioniert, dass der Kragen einen Durchmesserwert D₁ bekommt, der so groß ist, dass der entsprechende Außendurchmesser des Kragens leicht überdimensioniert ist. In diesem Fall wird der Kalibrierdorn 11 dergestalt dimensioniert, dass sein Querdurchmesser D₃ die Seiten des Kragens auf eine Größe aufweitet, die dem Außendurchmesser des Rohres entspricht und sein Längsdurchmesser D₄ den Kragen in der Längsrichtung D₁ trägt, was ermöglicht, dass der in gleicher Richtung verlaufende Durchmesser um das Ausmaß der durch das Formwerkzeug 3 erzeugten Übergröße vermindert wird. Eine Größenverminderung, die in gleicher Richtung mit dem Durchmesser D₁' während des Kalibriervorgangs erfolgt, erleichtert wesentlich das seitliche Aufweiten des Querdurchmessers D₂.
Beim Kalibrierdorn 11 ist das Rohreintrittsende 12 bogenförmig gestaltet, um seine Flanken 13 deutlich dichter an die Mittellinie des Rohres schieben zu können als die Endposition des oberen Endes des Formwerkzeugs 3. Wie weiter vorn dargestellt, hat der Kalibrierdorn 11 einen Querdurchmesser D₃, der seinen Längsdurchmesser D₄ übertrifft. Der Dorn 11 hat eine Außenfläche, die leicht konisch ist.
Auf diese Weise hat der Kalibrierdorn eine Doppelfunktion. Er schiebt das Formwerkzeug 3 zurück zum Boden der Öffnung oder Vertiefung 9, und gleichzeitig korrigiert seine Unpaarigkeit der Abmessungen in Querrichtung den Dimensionsfehler des Formwerkzeugs 3, der sich aus der Tatsache ergibt, dass ein Formwerkzeug, welches in das Innere eines Rohres passt, nicht imstande ist, einen Durchmesserwert zu erzeugen, der in der Querrichtung ausreichend groß ist.

Claims

Verfahren zum Biegen der Ränder eines Loches in einem Rohr für einen das Loch umschließenden Kragen oder Hals durch Benutzung eines Formwerkzeugs (3), welches in radialer Richtung relativ zum Rohr beweglich ist und welches aus dem Innern des Rohres nach außen verschoben wird, um den Kragen zu formen, wobei die Korrektur eines durch das Formwerkzeug (3) erzeugten Kragens hinsichtlich seiner Rundheit und/oder Durchmessergrößen mittels eines von der Außenseite des Rohres nach innen beweglichen Kalibrierdorns (11) erfolgt, welcher mittels einer äußeren Antriebsvorrichtung in einen von dem Formwerkzeug (3) erzeugten Kragen gedrückt wird, wobei der Kalibrierdorn (11) den Kragen auf seine eigene Größe aufweitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierdorn (11) bei oder nach dem Eindringen in den Hals das Formwerkzeug (3) zurück in seine Anfangsposition für einen neuen Vorgang der Kragenbildung drückt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (3) benutzt wird, um einen Kragendurchmesser, der größer als eine gewünschte Endgröße in Längsrichtung ist, und einen Kragendurchmesser, der kleiner als eine gewünschte Endgröße in Querrichtung eines Rohres ist, zu erzeugen, und dass die Bemessung der Kragendurchmesser durch eine Quermessung des Kalibrierdorns (11) korrigiert wird, wobei der Kalibrierdorn (11) einen Durchmesser hat, der in Querrichtung (D₂) größer als in Längsrichtung (D₁) ist.
Aushalsvorrichtung zum Biegen der Ränder eines Loches für einen das Loch umgebenden Kragen oder Hals, die besagte Vorrichtung umfassend einen Körper (1), welcher in das Innere des auszuhalsenden Rohres einführbar ist, und ein Formwerkzeug (3), welches für eine im Wesentlichen radiale Bewegung relativ zum Rohr ausgelegt ist und einen Außendurchmesser hat, der im Wesentlichen gleich dem gewünschten Innendurchmesser des Kragens ist, wobei eine Öffnung oder Vertiefung (9) in dem Körper (1) vorhanden ist, welche so dimensioniert ist, dass sie das Formwerkzeug (3) aufnimmt, wobei das besagte Formwerkzeug (3) unter der Führung der besagten Öffnung oder Vertiefung (9) betätigbar ist, sowie Elemente (2, 4, 5, 14), die mit einer Antriebsvorrichtung koppel bar sind, um das Formwerkzeug (3) aus dem Innern des Rohres nach außen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung oder Vertiefung (9) in ihrer Mittellinie mit einem Kalibrierdorn (11) ausgerichtet ist, der mit ihr richtungsgleich verschiebbar ist und der mittels einer äußeren Antriebsvorrichtung von außerhalb des Rohres nach innen in einen von dem Formwerkzeug (3) erzeugten Kragen druckbar ist, wobei der Kalibrierdorn (11) während eines Arbeitsvorganges den Kragen auf seine eigene Größe aufweitet, und wobei der Kalibrierdorn (11) bei oder nach seinem Eindringen in den Kragen das Formwerkzeug (3) zurück in dessen Ausgangsposition für einen neuen Aushalsvorgang drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Rohr eintretende Ende (12) des Kalibrierdorns (11) bogenförmig ausgebildet ist, um die Flanken (13) des Dornendes wesentlich dichter zur Mittellinie eines Rohres als die Endposition des oberen Endes des Formwerkzeugs (3) zu schieben.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierdorn (11) einen Durchmesser aufweist, der in Querrichtung (D₂) größer ist als in Längsrichtung (D₁) des Rohres.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierdorn (11) eine Außenfläche aufweist, die leicht konisch ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (3) so dimensioniert ist, dass es einen Kragendurchmesser (D₁) erzeugt, der größer als eine gewünschte Endgröße in der Längsrichtung ist, und einen Kragendurchmesser (D₂), der in der Querrichtung eines Rohres kleiner als eine gewünschte Endgröße ist, wobei der Kalibrierdorn (11) eine Abweichung der Querabmessungen) aufweist, welche die endgültigen Größen nach Wunsch korrigiert.